(57)【要約】【課題】  高速ネットワークにおいても、安価なバス構成を実現するために反射ノイズを低減する手段を提供する。【解決手段】  差動信号伝送システムにおいて、特性インピーダンスＺ１をもつ差動幹線ケーブルの２線ＢＰとＢＭと特性インピーダンスＺ２をもつ複数の差動分岐ケーブルを接続したバス構成とし、ＢＰとＢＭを差動幹線ケーブルの両端でそれぞれ抵抗Ｒ１で接続し、抵抗Ｒ１はＺ１の近傍値とし、差動信号送信回路はオン抵抗Ｒ３のトランジスタ差動送信し、差動信号受信回路における入力差動信号の電圧が規定電圧Ｖｍｉｎ以上を満足し、かつ差動支線ケーブルからの反射ノイズを低減するように、差動幹線ケーブルと差動分岐ケーブルの分岐点の近傍に、抵抗Ｒ２を挿入する。【選択図】図１
2006237763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を伝達する２線のＢＰ，ＢＭで構成された特性インピーダンスＺ１をもつ差動幹線ケーブルと、
信号をＢＰとＢＭへ差動出力する第１差動信号送信回路と、
該第１差動信号送信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭへ差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第１差動分岐ケーブルと、
ＢＰとＢＭから差動信号を受信する第２差動信号受信回路と、
該第２差動信号受信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭから差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第２差動分岐ケーブルと、
ＢＰとＢＭから差動信号を受信する第ｎ差動信号受信回路と、
該第ｎ差動信号受信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭから差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第ｎ差動分岐ケーブルと、
前記差動幹線ケーブルの片端の２線ＢＰとＢＭを特性インピーダンスＺ１とほぼ等しい抵抗値の抵抗Ｒ１で接続し、もう一方の片端の２線ＢＰとＢＭを特性インピーダンスＺ１とほぼ等しい抵抗値の抵抗Ｒ１で接続した信号伝送システムであって、
前記差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭと第１差動分岐ケーブルの２線の間に第１ａ抵抗と第１ｂ抵抗を配置して接続し、
前記差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭと第２差動分岐ケーブルの２線の間に第２ａ抵抗と第２ｂ抵抗を配置して接続し、
前記差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭと第ｎ差動分岐ケーブルの２線の間に第ｎａ抵抗と第ｎｂ抵抗を配置して接続し、
前記第１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，ｎａ，ｎｂ抵抗の抵抗値は（Ｚ２−Ｚ１／２）の近傍とし、かつ前記第１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，ｎａ，ｎｂ抵抗は前記差動幹線ケーブルの近傍に配置する信号伝送システム。
【請求項２】
請求項１記載の信号伝送システムであって、
第１差動信号送信回路は第１差動信号送受信回路とし、第２差動信号受信回路は第２差動信号送受信回路とし、第ｎ差動信号受信回路は第ｎ差動信号送受信回路することで、送受信可能でかつ反射ノイズを低減した信号伝送システム。
【請求項３】
信号を伝達する２線のＢＰとＢＭで構成された特性インピーダンスＺ１をもつ差動幹線ケーブルと、
信号をＢＰとＢＭへ差動出力する第１差動信号送信回路と、
該第１差動信号送信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭへ差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第１差動分岐ケーブルと、
ＢＰとＢＭから差動信号を受信する第２差動信号受信回路と、
該第２差動信号受信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭから差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第２差動分岐ケーブルと、
ＢＰとＢＭから差動信号を受信する第ｎ差動信号受信回路と、
該第ｎ差動信号受信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭから差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第ｎ差動分岐ケーブルと、
差動幹線ケーブルの片端において２線ＢＰとＢＭを特性インピーダンスＺ１とほぼ等しい抵抗値の抵抗Ｒ１で接続し、もう一方の片端において２線ＢＰとＢＭを特性インピーダンスＺ１とほぼ等しい抵抗値の抵抗Ｒ１で接続した信号伝送システムであって、
前記第１〜ｎ差動分岐ケーブルの特性インピーダンスＺ２がＺ１／２近傍である信号伝送システム。
【請求項４】
請求項３記載の信号伝送システムであって、
第１差動信号送信回路は第１差動信号送受信回路とし、第２差動信号受信回路は第２差動信号送受信回路とし、第ｎ差動信号受信回路は第ｎ差動信号送受信回路とすることで、送受信可能でかつ反射ノイズを低減した信号伝送システム。
【請求項５】
信号を伝達する２線のＢＰとＢＭで構成された特性インピーダンスＺ１をもつ差動幹線ケーブルと、
電源電圧がＶｂでかつ信号を差動出力するオン抵抗値がＲ３Ω近傍である第１差動信号送信回路と、
該第１差動信号送信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭへ差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第１差動分岐ケーブルと、
ＢＰとＢＭから差動信号を受信する第２差動信号受信回路と、
該第２差動信号受信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭから差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第２差動分岐ケーブルと、
ＢＰとＢＭから差動信号を受信する第ｎ差動信号受信回路と、
該第ｎ差動信号受信回路と前記差動幹線ケーブルの間でＢＰとＢＭから差動信号を伝達する２線で構成された特性インピーダンスＺ２をもつ第ｎ差動分岐ケーブルと、を有し、
前記差動幹線ケーブルの片端の２線ＢＰとＢＭを特性インピーダンスＺ１とほぼ等しい抵抗値の抵抗Ｒ１で接続し、もう一方の片端の２線ＢＰとＢＭを特性インピーダンスＺ１とほぼ等しい抵抗値の抵抗Ｒ１で接続し、前記差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭと第１差動分岐ケーブルの２線の間に各々抵抗Ｒ２を配置して接続し、前記差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭと第２差動分岐ケーブルの２線の間に各々抵抗Ｒ２を配置して接続し、前記差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭと第ｎ差動分岐ケーブルの２線の間に各々抵抗Ｒ２を配置して接続し、前記第１，２，ｎ差動信号受信回路の差動入力電圧は規定電圧Ｖmin以上であることを必要とする信号伝送システムであって、
前記抵抗Ｒ２は、前記ケーブルの抵抗成分を無視した場合に、
Ｖｍｉｎ＜Ｖｂ／（Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１／２＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｒ１／２  及び
Ｒ２＝（Ｚ２−Ｚ１／２）の近傍値
を満足する抵抗値の近傍とするとともに、前記抵抗Ｒ２は前記差動幹線ケーブルの近傍に配置することにより、差動信号受信回路の規定電圧Ｖｍｉｎを満足する信号伝送システム。
【請求項６】
請求項５記載の信号伝送システムであって、
第１差動信号送信回路は第１差動信号送受信回路とし、第２差動信号受信回路は第２差動信号送受信回路とし、第ｎ差動信号受信回路は第ｎ差動信号送受信回路とすることで、送受信可能でかつ差動信号受信回路の規定電圧Ｖｍｉｎを満足しかつ反射ノイズを低減した信号伝送システム。
【請求項７】
請求項６記載の信号伝送システムであって、
差動幹線ケーブルと前記第１〜ｎ差動分岐ケーブルの特性インピーダンスは１００Ωの近傍値とし、同じケーブルで前記第１〜ｎ差動信号送受信回路を接続できる信号伝送システム。
【請求項８】
請求項６記載の信号伝送システムであって、
差動幹線ケーブルの特性インピーダンスは１００Ωの近傍値とし、前記第１〜ｎ分岐ケーブルは特性インピーダンス７５Ωの近傍値とすることで、前記抵抗Ｒ２の抵抗値を小さくすることで前記第１〜ｎ差動信号受信回路の入力差動信号の振幅を大きくした信号伝送システム。
【請求項９】
請求項６記載の信号伝送システムであって、
差動幹線ケーブルの特性インピーダンスは１３０Ωの近傍値であり、前記第１〜ｎ分岐ケーブルは特性インピーダンス１００Ωの近傍値とすることで、前記抵抗Ｒ１の抵抗値を大きくすることで前記第１〜ｎ差動信号受信回路の入力差動信号の振幅を大きくした信号伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御データや情報データを共有化するための信号伝送システムに係り、例えば自動車のステア制御装置，ブレーキ制御装置，エンジン制御装置、またはナビシステムなどの情報装置を接続することが可能である。
【背景技術】
【０００２】
自動車の運動制御の向上や、ナビなどの地図情報を活用した新しい制御などの要求により、車載に搭載されるサブシステム間のデータ通信量は増加する一方である。このため、車載ネットワークへの性能向上が必要となっている。
【０００３】
しかし、これまでのネットワークのように、幹線ケーブルと複数の分岐ケーブルを接続した、いわゆるバス構成にすると、分岐ケーブルが長くなればなるほど、また転送性能を向上させるほど幹線ケーブルへの反射ノイズが増加して、正しいデータ通信が不可能になる可能性がある。性能向上にはこのような反射ノイズを低減させることが好ましい。
【０００４】
この問題を解決する１つの案として、分岐配線に抵抗を挿入することで、インピーダンスマッチングをとり、分岐配線からの反射波をすぐに主伝送線路へ送出できるようにするものがある（例えば特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２０２９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし上記従来技術では、以下のような問題がある。
１．抵抗の配置によっては、信号振幅が低下してしまう。
２．高速化のために低振幅であることを目的としているが、一般のネットワークにおける受信回路の入力電圧は、一定値以上の信号振幅を規定していることが多い。
３．受信電圧を確保し、かつ反射ノイズを低減する方法については述べていない。
４．電源などへの終端抵抗をつけることを前提にしており、一般のネットワークのように差動信号線間を抵抗で接続することで差動電圧を発生するネットワーク構成を含んでいない。
【０００７】
上記に鑑み本発明は、差動幹線ケーブルと複数の差動分岐ケーブルで構成されたネットワークにおいて、反射ノイズ低減のために差動分岐ケーブルに挿入する抵抗の配置位置を決定することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、差動信号受信回路が一定値以上の信号振幅の電圧を確保できるように、差動分岐ケーブルの特性インピーダンスと差動分岐ケーブルに挿入する抵抗値を規定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、差動分岐ケーブルに挿入する抵抗を差動幹線ケーブルの近傍に配置する。
【００１０】
また本発明は、抵抗を挿入せずに差動分岐ケーブルの特性インピーダンスを選定する。
【００１１】
また本発明は、挿入する抵抗値を、差動信号受信回路の差動信号の規定電圧以上を確保し、かつ反射ノイズをできるだけ低減するように選定する。
【００１２】
また本発明は、差動分岐ケーブルに挿入する抵抗値と差動分岐ケーブルの特性インピーダンスを決定する手段を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、以下のうち少なくとも一つの効果が得られる。
１．差動分岐ケーブルから見た差動幹線ケーブルの特性インピーダンスが正しく補完できるようになり、反射ノイズを低減することが可能となる。
２．差動信号受信回路の入力差動信号の電圧を一定値以上確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔実施例１〕
図２に差動信号伝送システム全体を示す。
【００１５】
ＭＰとＢＭは差動幹線ケーブルの２線であり、ＭとＮは差動信号ＢＰとＢＭ間を接続する抵抗である。図２において、抵抗Ｍ，Ｎによる電圧差がＢＰとＢＭの電圧差となる。また、１は第１差動信号送受信回路であり、２は第２差動信号送受信回路、ｎは第ｎ差動信号送受信回路である。１１１と１１２は差動信号送信回路であり、１１３は差動信号受信回路である。１１は差動信号送信回路１１１と差動幹線ケーブルのＢＰ線間の差動分岐ケーブルである。１２は差動信号送信回路１１２と差動幹線ケーブルのＢＭ線間の差動分岐ケーブルである。同様に１３と１４は差動幹線ケーブルのＢＰ，ＢＭと２を接続する差動分岐ケーブルであり、ｎと１ｎ＋１も差動幹線ケーブルのＢＰ，ＢＭとｎを接続する差動分岐ケーブルである。ここで、差動幹線ケーブルの特性インピーダンスと各差動分岐ケーブルの特性インピーダンスが同じである場合、例えば１００Ωであると仮定し、Ｍ，Ｎの抵抗値もそれぞれ１００Ωとする。
【００１６】
図３に第１差動信号送受信回路１からハイレベルの電圧を送信した場合の動作を差動信号送信回路を用いて示す。１１１の内部はプッシュプル型のドライバ構造とする。ハイレベルを送信する時、３１のトランジスタはオンして３２のトランジスタをオフする。その結果、トランジスタ３１のオン抵抗分、例えば２０Ωとすると、２０Ωと差動分岐ケーブル１１に流れる電流との積である電圧降下が発生するが、ハイレベルの電圧が差動分岐ケーブル１１に出力される。同時に、１１２の内部もプッシュプル型のドライバ構造とする。この場合は３３のトランジスタはオフし、３４のトランジスタがオンする。３４のトランジスタのオン抵抗値を２０Ωとすると差動分岐ケーブルに流れる電流と２０Ωの積の電圧降下が発生する。
【００１７】
この時、差動幹線ケーブルのＢＰ，ＢＭの電圧を求めると図４のようになる。
【００１８】
ここで、電源を４Ｖとしている理由は、半導体トランジスタの外部供給電源が５Ｖであっても内部の電源電圧は低下することが多いので、ここでは約１Ｖ低下して４Ｖと仮定している。ただし、この電圧低下は、本発明の本質には関係は無い。まず差動信号送信回路１１１の電源４Ｖにトランジスタ３１のオン抵抗４１（２０Ω）が接続し、差動分岐ケーブル１１を介してＢＰに電流が流れ込む。ＢＰからＭとＮの抵抗１００Ωが並列に接続されているので、４２の抵抗は５０Ωとなる。次に差動分岐ケーブル１２を介して差動信号送信回路１１２のトランジスタ３４のオン抵抗（２０Ω）からグランドへ流れ込む。以上の結果、図４の４１は２０Ω、４２は５０Ω、４３は２０Ωなので、電源５Ｖからグランドへ流れ込む電流Ｉは、
Ｉ＝４Ｖ／（２０＋５０＋２０）Ω＝０.０４４Ａ
となる。
【００１９】
このため、差動分岐ケーブル１１と差動幹線ケーブルのＢＰの電圧Ｖｐは、
Ｖｐ＝（１０＋５０）Ω×０.０４４Ａ＝２.６４Ｖ
となる。一方、差動分岐ケーブル１２と差動幹線ケーブルのＢＭの電圧Ｖｍは、
Ｖｍ＝１０Ω×０.０４４Ａ＝０.４４Ｖ
となる。この結果、ＢＰとＢＭの差動電圧Ｖｂｐ−ｂｍは、
Ｖｂｐ−ｂｍ＝２.６４Ｖ−０.４４Ｖ＝２.２Ｖ
となる。この差動電圧２.２Ｖは、第２〜第ｎ差動信号受信回路の入力差動電圧となる。
【００２０】
このように、ＢＰ，ＢＭ間に差動電圧を発生させるのは、ＢＰとＢＭを接続した抵抗によることがわかる。同様に、図３の差動信号送信回路がローレベルを出力するとＶｐは
０.４４Ｖとなり、Ｖｍは２.６４Ｖとなる。
【００２１】
この結果、ＢＰとＢＭの電圧波形は図５のように、差動の波形となる。
【００２２】
次に特性インピーダンスの違いにより、反射ノイズが発生することを図２を用いて説明する。ここでは差動幹線ケーブルと差動分岐ケーブルの特性インピーダンスは、共に100Ωとする。第１差動信号送受信回路１がハイレベルの電圧を送信すると、差動分岐ケーブル１１と１２へ電圧波形が発生し、特性インピーダンス１００Ωの差動分岐ケーブルに伝達される。その後、差動幹線ケーブルのＢＰとＢＭに電圧が発生するが、この時、差動分岐ケーブルから見ると１００Ωの差動幹線ケーブルが並列接続したように見える。このため、５０Ωに見える。この結果、差動分岐ケーブルの特性インピーダンス１００Ωから差動幹線ケーブルの特性インピーダンス５０Ωへ電圧が伝達されるので、差動幹線ケーブルの分岐点ではインピーダンス不整合が発生する。このため反射が起こり、その反射率Ｈは、
Ｈ＝（１００−５０）Ω／（１００＋５０）Ω＝３３.３％
となり、差動幹線ケーブルから３３.３％の反射波が第１差動信号送受信回路１へ戻ってくる。さらに１で全反射して再度差動幹線ケーブルで、その３３.３％がまた反射して戻るという動作を繰り返しながら、徐々に減衰する。一方、６６.６％の電圧波形は差動幹線ケーブルに出力されるが、同様に差動分岐ケーブル１３，１４へ流れ込み、第２差動信号送受信回路で全反射する動作を繰り返しながら、電圧が伝達される。このように、差動分岐ケーブルから見た差動幹線ケーブルのインピーダンスが不整合となることで、反射が発生する。
【００２３】
図１は、差動分岐ケーブルからの反射波を押えるために差動分岐ケーブルと差動幹線ケーブルの間に抵抗を挿入したものである。差動分岐ケーブル１１，１２と差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭ間には、それぞれ抵抗２１と抵抗２２を挿入し、差動分岐ケーブル
１３，１４と差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭ間には、それぞれ抵抗２３と抵抗２４を挿入し、差動分岐ケーブル１ｎ，１ｎ＋１と差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭ間には、それぞれ抵抗２ｎと抵抗２ｎ＋１を挿入する。
【００２４】
差動幹線ケーブルの特性インピーダンスと差動分岐ケーブルの特性インピーダンスは、全て１００Ωであり、抵抗Ｍ，Ｎも１００ΩでＢＰとＢＭ間を接続し、１１１と１１３のトランジスタのオン抵抗は２０Ωなので、反射を一度に差動幹線ケーブルへ送出するためには、抵抗２１，２２の抵抗値は下記となる。
【００２５】
抵抗２１＝１１の特性インピーダンス−ＢＰの特性インピーダンス／２＝５０Ω
抵抗２２＝１２の特性インピーダンス−ＢＭの特性インピーダンス／２＝５０Ω
同様に、抵抗２３，２４，２ｎ，２ｎ＋１も５０Ωである。このように抵抗を差動分岐ケーブルに挿入することで、差動信号送信回路から出力された電圧は、反射することなく、一度に差動幹線ケーブルへ出力できる。さらに差動幹線ケーブルから差動分岐ケーブル
１３，１４，１ｎ，１ｎ＋１へ電圧が入り込んだ後に、各差動信号受信回路で全反射した後に一度に差動幹線ケーブルへ出力できる。この結果、差動分岐ケーブル上での反射の繰り返しが無くなるため、結果として反射ノイズを低減することができる。
【００２６】
次に図６を用いて、第１差動信号送信回路からハイレベルを出力した時の差動分岐ケーブル１１，１２の電圧と差動幹線ケーブルＢＰ，ＢＭの電圧を説明する。
【００２７】
まず、４１と４３は第１差動信号送信回路のトランジスタのオン抵抗２０Ωであり、
２１と２２は第１差動分岐ケーブル１１，１２へ挿入された抵抗５０Ωである。また。
４２はＢＰとＢＭの接続のための抵抗１００Ωの並列抵抗値、すなわち５０Ωである。
【００２８】
この時、電源から流れる電流Ｉは、
Ｉ＝４Ｖ／（２０＋５０＋５０＋５０＋２０）＝０.０２１Ａ
となる。
【００２９】
この結果、１２の電圧Ｖ１２は
２０×０.０２１＝０.４２Ｖ
ＢＭの電圧Ｖｍは
（２０＋５０）×０.０２１＝１.４７Ｖ
ＢＰの電圧Ｖｐは
（２０＋５０＋５０）×０.０２１＝２.５２Ｖ
１１の電圧Ｖ１１は
（２０＋５０＋５０＋５０）×０.０２１＝３.５７Ｖ
となる。従って、差動幹線ケーブルのＢＰ，ＢＭ間の電圧Ｖｂｐ−ｂｍは
２.５２−１.４７＝１.０５Ｖ
差動信号送信回路の差動分岐ケーブルの２線間の電圧Ｖ１１−１２は
３.５７−０.４２＝３.１５Ｖ
となる。
【００３０】
このように、抵抗を差動分岐ケーブルに挿入してインピーダンスマッチングを行うことで反射ノイズを低減できるが、差動幹線ケーブル上の差動電圧は１.０５Ｖとなり、差動信号送信回路直後の差動電圧３.１５Ｖと比較して非常に低振幅となってしまう。
【００３１】
プリント基板上の伝送システムであれば、このような低振幅は高速化に有利であるが、伝送ケーブルの長いネットワークなどでは不利であることがわかる。
【００３２】
次に図７〜図９を用いて、差動分岐ケーブルに抵抗を挿入する場合に、挿入位置によって差動電圧波形が変化することを説明する。
【００３３】
図７は、差動信号送受信回路１〜６の６ノードが差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭヘ差動分岐ケーブルを介して接続している。ここで差動幹線ケーブル差動分岐ケーブルの特性インピーダンスは１００Ωであり、差動幹線ケーブル長は１２ｍ，各差動分岐ケーブル長は２ｍとした。また、各差動分岐ケーブルの分岐点は差動幹線ケーブルの２.４ｍ 間隔である。各差動分岐ケーブルには差動幹線ケーブルとの分岐点から１cm以内の位置に５０Ωの抵抗Ｒ２が接続されている。
【００３４】
このように、抵抗Ｒ２が差動幹線ケーブルの近傍に配置されている時の電圧波形を図８に示す。図８は、ノード３が差動信号を送信した時のノード４の差動信号受信回路における入力差動信号である。ここで差動電圧波形は、ＢＰの電圧からＢＭの電圧を引いた差分として表示してある。ノード３からの差動送信信号は、ハイレベル２００ｎｓ，ローレベル２００ｎｓの電圧波形である。図８は、縦軸の電圧単位が５００ｍＶで横軸の時間の単位は１００ｎｓである。図８からわかるように、電圧波形の立ち上がりと立下りに多少の段が発生しているが、反射ノイズにより大きな乱れは無い。
【００３５】
図９は、図７とほぼ同じ構成であるが、抵抗Ｒ２の挿入位置を差動分岐ケーブルの中間点の１ｍとした点だけが異なる。ノード３からの差動送信信号も図７と同一である。図
１０は、図９の伝送システムにおけるノード４の差動信号受信回路における入力差動信号である。縦軸の電圧単位は５００ｍＶで、横軸の時間の単位は１００ｎｓである。図１０からわかるように、電圧波形には反射ノイズにより電圧の落ち込みと跳ね上がりが発生していることがわかる。
【００３６】
以上により、差動分岐ケーブルに挿入する抵抗の位置は、差動幹線ケーブルの近傍が望ましいことがわかる。
【００３７】
次に、図２で差動分岐ケーブルからの反射ノイズの低減を考える。差動幹線ケーブルの特性インピーダンスをＺ１とし、差動分岐ケーブルの特性インピーダンスをＺ２とすると、差動分岐ケーブルから見た差動幹線ケーブルはＺ１が左右に並列に存在するので、その特性インピーダンスはＺ１／２に見える。このため、特性インピーダンスＺ２から特性インピーダンスＺ１／２の伝送線路に差動電圧が伝播することになる。
【００３８】
従って、差動分岐ケーブルの特性インピーダンスＺ２をＺ２＝Ｚ１／２となるように選定すれば、抵抗無しで反射ノイズを低減できることになる。
【００３９】
次に図７を用いて、差動信号受信回路の差動入力電圧の規定電圧Ｖｍｉｎを１.４Ｖ 以上を満足し、かつ反射ノイズを低減する抵抗Ｒ２の抵抗値を求める実施例を説明する。電源電圧は５Ｖとするが、差動信号送信回路のトランジスタの電圧Ｖｂは４Ｖ、オン抵抗
Ｒ３は２０Ωと仮定する。次に差動幹線ケーブルの特性インピーダンスＺ１はこれまでとは違って１２０Ωと仮定する。この結果、ＢＰとＢＭ間を接続する抵抗Ｒ１は１２０Ωとする。
【００４０】
この時、差動信号送信回路がハイレベルの電圧を送信した場合の差動幹線ケーブルの２線ＢＰ，ＢＭに流れる電流Ｉは、ＢＰに接続されたハイレベルにドライブするトランジスタのオン抵抗Ｒ３と、差動分岐ケーブルとＢＰ間に接続された抵抗Ｒ２と、差動幹線ケーブルのＢＰとＢＭ間に接続された並列抵抗Ｒ１／２と、ＢＭと差動分岐ケーブル間に接続された抵抗Ｒ２と、ＢＭに接続されたトランジスタがローレベルにドライブするときのオン抵抗Ｒ３を介してグランドへ流れ込む。
【００４１】
すなわち、
Ｉ＝Ｖｂ／（Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１／２＋Ｒ２＋Ｒ３）
となる。
【００４２】
一方、ＢＰとＢＭ間には抵抗Ｒ１／２(６０Ω)があるので、ＢＰとＢＭ間の電圧Ｖｂｐ−ｂｍは下記となる。
【００４３】
Ｖｂｐ−ｂｍ＝Ｉ×Ｒ１／２
＝Ｖｂ／（Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１／２＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｒ１／２
従って、Ｖｂｐ−ｂｍが規定電圧Ｖｍｉｎ以上となるためには、
Ｖｂｐ−ｂｍ＝Ｖｂ／（Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１／２＋Ｒ２＋Ｒ３）×Ｒ１／２＞Ｖｍｉｎ
を満足すれば良い。
【００４４】
具体的な抵抗値を上記の式に代入すると、下記となる。
【００４５】
４／（２０＋Ｒ２＋６０＋Ｒ２＋２０）×６０＞１.４
【００４６】
以上から求める抵抗Ｒ２は下記の条件を満足する必要がある。
【００４７】
Ｒ２≦３５.７Ω                                                       （１）
【００４８】
一方、特性インピーダンスＺ２をもつ差動分岐ケーブルの反射ノイズを低減するには、抵抗Ｒ２は、
Ｒ２＝（Ｚ２−Ｚ１／２）の近傍値                                      （２）
を満足する近傍値である必要がある。
【００４９】
ここでＲ２＝３３Ωとすれば、Ｚ２は、
Ｚ２＝Ｒ２＋Ｒ１／２＝３３＋６０＝９３Ω
となる。
【００５０】
このように、本発明により、Ｖｍｉｎを満足して反射ノイズを低減できる差動分岐ケーブルの特性インピーダンスＺ２を求めることができる。
【００５１】
また、逆に、Ｖｍｉｎと差動分岐ケーブルの特性インピーダンスＺ２が与えられれば、Ｖｍｉｎを満足してかつ反射ノイズをできるだけ少なくする抵抗Ｒ２の抵抗値を求めることができる。
【００５２】
例えば、差動分岐ケーブルとして特性インピーダンス１００Ωのケーブルを使用すると、（２）式より抵抗Ｒ２の抵抗値は１００−６０＝４０Ωとなるが、上記（１）式を満足できないので、抵抗Ｒ２は例えば３３Ωにすれば良い。
【００５３】
上記の抵抗Ｒ２の選定手段の効果を明らかにするため、抵抗Ｒ２が０Ωの場合と３３Ωの場合のノード４の差動信号受信回路の入力差動信号を比較する。ここで差動幹線ケーブルの特性インピーダンスＺ１は１２０Ω、差動分岐ケーブルの特性インピーダンスＺ２は１００Ω、ＢＰとＢＭを接続する抵抗Ｒ１は１２０Ω、差動信号送信回路のトランジスタのオン抵抗Ｒ３は２０Ωである。
【００５４】
図１１は、抵抗Ｒ２が０Ωの場合である。反射ノイズが差動分岐ケーブルで繰り返し発生するので、波形が大きく乱れていることがわかる。最初の反射ノイズによって差動電圧が１.２Ｖから０.１Ｖへ大きく落ち込み、その後１.３Ｖ に上昇した後、次の２番目の反射ノイズによって１.３Ｖから０.７Ｖに落ち込んでいる。横軸は時間であり単位は１００ｎｓである。縦軸はＢＰとＢＭの差動電圧であり、単位は５００ｍＶである。
【００５５】
図１２は、抵抗Ｒ２が３３Ωの場合のノード４の差動信号受信回路の入力差動信号である。電圧波形が３つ存在するが、図中の上の２つの波形は無関係であリ、ノード４の入力差動信号は、一番下の電圧波形である。同様に横軸は時間であり単位は１００ｎｓである。縦軸はＢＰとＢＭの差動電圧であり、単位は５００ｍＶである。図１２からわかるように、差動幹線ケーブルのＢＰとＢＭの差動電圧は、１.４Ｖ 以上であり、差動電圧波形は反射ノイズが波形の立ち上がり，立下りにおいて０.４Ｖ から０.３Ｖへ０.１Ｖの落ち込みが見られるが、図１１と比較して反射ノイズは大幅に低減されていることがわかる。このように、本発明により選定した抵抗Ｒ２を使用すれば、差動信号受信回路における入力差動電圧を規定電圧Ｖｍｉｎ以上にすることが可能となり、かつ反射ノイズを低減することができる。
【００５６】
なお、本発明では、説明を簡単化するため、差動幹線ケーブルと差動分岐ケーブルの抵抗を０Ωと仮定したが、実際にはわずかではあるが抵抗が存在する。このケーブルの抵抗をＲ４とすると、請求項５の（１式）と（２式）は下記となる。
【００５７】
Ｖｍｉｎ＜Ｖｂ／（Ｒ３＋Ｒ２＋Ｒ１／２＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４）×Ｒ１／２（式１）
Ｒ２＝（Ｚ２−Ｚ１／２）の近傍値                                    （式２）
【００５８】
ただし、通常のネットワークケーブルは長い距離でも通信できるように設計するため、この抵抗Ｒ４は非常に小さい。
【００５９】
自動車に搭載する車載ネットワークなどは、分岐ケーブルが多く、結果として反射ノイズが多い。しかも今後は、より高速なネットワークに変わっていくことを考えると、今以上に反射ノイズの影響を受けやすくなると予想される。しかしながら、本発明では、バス構成でも反射ノイズを低減できるので、これまでのように安価な分岐ケーブル構成とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の全体を示す差動分岐ケーブルからの反射波を押えた伝送システムを示す。
【図２】差動分岐ケーブルに抵抗を挿入していない差動信号伝送システムを示す。
【図３】第１差動信号送受信回路１からハイレベルの電圧を送信した場合の動作を差動信号送信回路を用いて示す。
【図４】受信回路における差動信号振幅電圧を示す。
【図５】受信回路における差動信号電圧波形を示す。
【図６】抵抗挿入時の受信回路における差動信号振幅電圧を示す。
【図７】差動幹線ケーブル近傍（１cm）に抵抗を挿入した伝送システムを示す。
【図８】差動幹線ケーブルの分岐点から１cmの位置に抵抗を挿入した時のノード４の差動信号受信回路における入力差動信号を示す。
【図９】差動幹線ケーブルの分岐点から１ｍの位置に抵抗を挿入した伝送システムを示す。
【図１０】差動幹線ケーブルの分岐点から１cmの位置に抵抗を挿入した時のノード４の差動信号受信回路における入力差動信号を示す。
【図１１】差動幹線ケーブルの特性インピーダンス１２０Ω，差動分岐ケーブルの特性インピーダンス１００Ω、差動分岐ケーブルには抵抗Ｒ２が０Ω時のノード４の差動信号受信回路における入力差動信号を示す。
【図１２】差動幹線ケーブルの特性インピーダンス１２０Ω，差動分岐ケーブルの特性インピーダンス１００Ω，差動幹線ケーブルの分岐点から１cmの位置に３３Ωの抵抗を挿入した時のノード４の差動信号受信回路における入力差動信号を示す。
【符号の説明】
【００６１】
１…第１差動信号送受信回路、１ｎ…第ｎ差動信号送受信回路とＢＰを接続するための分岐ケーブル、１ｎ＋１…第ｎ差動信号送受信回路とＢＭを接続するための分岐ケーブル、２…第２差動信号送受信回路、２ｎ…１ｎに挿入された反射ノイズ低減のための抵抗、２ｎ＋１…１ｎ＋１に挿入された反射ノイズ低減のための抵抗、１１…第１差動信号送受信回路とＢＰを接続するための分岐ケーブル、１２…第１差動信号送受信回路とＢＭを接続するための分岐ケーブル、１３…第２差動信号送受信回路とＢＰを接続するための分岐ケーブル、１４…第２差動信号送受信回路とＢＭを接続するための分岐ケーブル、２１…１１に挿入された反射ノイズ低減のための抵抗、２２…１２に挿入された反射ノイズ低減のための抵抗、２３…１３に挿入された反射ノイズ低減のための抵抗、２４…１４に挿入された反射ノイズ低減のための抵抗、３０…１１，１２へハイレベルやローレベルの差動電圧を発生する差動信号送信回路への入力信号、３１…オンすることで１１へハイレベルを送信するためのトランジスタ、３２…オンすることで１１へローレベルを送信するためのトランジスタ、３３…オンすることで１２へハイレベルを送信するためのトランジスタ、３４…オンすることで１２へローレベルを送信するためのトランジスタ、４１…トランジスタ３１または３２のオン抵抗、４２…抵抗Ｍと抵抗Ｎの並列抵抗値、４３…トランジスタ３３または３４のオン抵抗、１１１…１１２と対をなして差動電圧を発生する、ＢＰをドライブするための送信ドライバ、１１２…１１１と対をなして差動電圧を発生する、ＢＭをドライブするための送信ドライバ、１１３…入力差動信号を受信する受信レシーバ、ＢＰ…ＢＭと対をなす、差動幹線ケーブルの２線のうちの１本の信号、ＢＭ…ＢＰと対をなす、差動幹線ケーブルの２線のうちの１本の信号、Ｍ…抵抗Ｎと対をなし、ＢＰと
ＢＭ間に差動電圧を発生させる片端においてＢＰとＢＭを接続する抵抗、ｎ…第ｎ差動信号送受信回路、Ｎ…ＢＰとＢＭ間に差動電圧を発生させる、もう一方の片端においてＢＰとＢＭを接続する抵抗、Ｒ１…ＢＰとＢＭに接続され、ＢＰとＢＭ間に差動電圧を発生させる抵抗、Ｒ２…反射ノイズを低減する差動分岐ケーブルに挿入した抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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